Mot en ny era av flexibla piezoelektriska sensorer för hälsomonitorering och robotteknik

StockholmForskare i Japan har utvecklat en ny flexibel sensor som kan övervaka rörelser hos både människor och robotar. Den huvudsakliga innovationen är ett nytt material gjort av tunna fibrer av polyvinylidenfluorid (PVDF) blandat med dopamin. Detta nya material fungerar bättre, är mer stabilt och billigare än de befintliga alternativen. Denna förbättring kan väsentligt främja medicin, hälso- och sjukvård samt robotik.

Många av dagens sensorer är antingen dyra eller saknar känslighet. Denna nya design syftar till att åtgärda dessa problem genom att använda en tillverkningsmetod kallad elektrospinning. Metoden skapar ett starkt och jämnt nätverk av PVDF-nanofibrer. Därefter läggs mycket tunna PVDF-nanofibrer till i nätverket.

Det som gör denna nya sensor speciell är:

• Kostnadseffektiv produktion
• Hög känslighet
• Förbättrad stabilitet

Materialet har nu en förbättrad beta-kristallstruktur, vilket stärker den piezoelektriska effekten i PVDF-material och resulterar i förbättrad sensorkapacitet. Forskarna tillsatte också dopamin under elektrospinning, vilket skapade en skyddande kärna-skal-struktur.

Professor Ick Soo Kim från Shinshu University upptäckte att PVDF/dopamin-kompositsensorsystem fungerade utmärkt. Dessa sensorer kunde mäta krafter mellan 1,5 till 40 N och var mycket känsliga för små krafter, särskilt inom intervallet 0 till 4 N. De hade också lång livslängd vid användning.

Läs också:

Idag · 07:03

Uruguays ametistgeoder: nya insikter om kristallisation

Dessa sensorer testades som bärbara enheter för att mäta mänskliga rörelser. De kunde upptäcka aktiviteter som:

• Fingertrummande
• Böjning av knän och armbågar
• Stämpling med foten
• Tal
• Pulser vid handleden

Prisvärd massproduktion och miljövänliga material kan starkt påverka teknologin. Detta påverkar både hälsokontroll och diagnostik samt robotteknik.

Humanoida robotar, som Teslas "Optimus", blir alltmer avancerade. De kan efterlikna mänskliga rörelser och gå som människor. Just nu används högteknologiska sensorer för att följa deras rörelser, men nya nanofiberbaserade piezoelektriska sensorer kan snart ta över. Dessa nya sensorer fungerar bättre och är billigare.

Forskargruppen strävar efter att förbättra materialets elektriska prestanda för att göra sensorerna mer användbara. Denna förbättring kan göra det möjligt för flexibla elektroniska komponenter att fungera utan ett extra strömkälla. Denna utveckling kan påskynda övergången till ökad automatisering och bättre uppkoppling.

Denna nya sensordesign kan bidra till ett mer bekvämt och hållbart liv. Förbättringarna inom sensorteknik är betydelsefulla eftersom vi använder mer avancerade robotar och bärbar elektronik i vår vardag.